基于PLC的三層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

1、工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）題 目： 基于PLC的三層電梯控制設(shè)計 專 業(yè)： 機械械設(shè)計制造及其自動化 目 錄引言11 電梯的概述11.1 電梯的發(fā)展簡史11.2 電梯的基本結(jié)構(gòu)22 可編程控制器簡介32.1 PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用42.2 PLC的工作原理52.3 PLC的編程語言62.4 PLC基本指令62.5 梯形圖設(shè)計規(guī)則93 三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計93.1 電梯的控制要求93.2 三層電梯主電路93.3 輸入輸出點數(shù)分配103.4 PLC外圍接線圖113.5 功能指令表概述113.6 程序分析123.7 三層電梯助記符語句程序183.8 本系統(tǒng)的不足及改進24結(jié)

2、束 語26致 謝27附 錄 28參考文獻31基于PLC的三層電梯的控制設(shè)計摘要：本論文通過討論電梯控制系統(tǒng)的組成，闡述可編程控制器（PLC）在電梯控制中的應(yīng)用，采用三菱PLC編程的程序控制方式，提出了三層電梯的PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案、設(shè)計過程、組成， 列出了具體的主要硬件電路、電梯的控制梯形圖及指令表。并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，在分析、處理隨機信號邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了PLC的編程方法，設(shè)計了一套完整的電梯控制系統(tǒng)方案。采用本方案實現(xiàn)電梯控制，能夠解決繼電器接觸器觸點多，故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點。使電梯運行更加安全、方便、舒適。關(guān)鍵詞：電梯

3、、PLC、梯形圖 引言隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市迅速的崛起，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。它是采用電力拖動方式，將載有乘客或貨物的轎廂，運行于垂直方向的兩根剛性導(dǎo)軌之間，運送乘客和貨物的固定式提升設(shè)備。所以，電梯是為高層建筑運輸服務(wù)的設(shè)備，它具有運送速度快、安全可靠、操作簡便的優(yōu)點。但傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器-接觸器進行控制，其缺點是觸點多，故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，使電梯運行更加安全、方便、舒適。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯

4、信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器取代微機實現(xiàn)信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。PLC可靠性高，程序設(shè)計方便靈活。1電梯概述1.1電梯的發(fā)展簡史據(jù)國外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當時的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸氣機之后，1858年美國研制以蒸氣為動力，并通過皮帶傳動和蝸輪減速裝置驅(qū)動的電梯，1878年英國的阿姆斯特發(fā)明了水壓梯，并隨著水壓梯的發(fā)展淘汰了蒸氣梯，后來又出現(xiàn)了采用液壓泵的控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液

5、壓梯，這種液壓梯至今仍為人們所采用。18世紀末發(fā)明了電機，特別是交流雙速電動機的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀初，美國OTIS電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動的直流電梯。從此以后，電梯這個產(chǎn)品，一直在日新月異的發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。1.2 電梯的結(jié)構(gòu)電梯是一個具有特種容載裝置轎廂沿著恒定不變的鉛垂導(dǎo)軌，在不同水平面間歇運動的用電力驅(qū)動的起重機械，它適宜于裝置在二層以上的高層建筑物內(nèi)，專供上下運送人員或貨物之用。電梯的結(jié)構(gòu)及其裝備可分為機械、電氣兩大部分，現(xiàn)將組成電梯的主要部件按其安裝部位的不同分別介紹，并

6、說明其作用如下：一、機房部分：1、曳引機：電梯的起重機構(gòu)，安裝在專用承重鋼梁上，其主要有下列部件組成： a. 驅(qū)動電動機采用變壓變頻（VVVF）驅(qū)動方式，對電機進行控制，電梯起動時，逆變部分使定子頻率從零赫茲，按要求上升到額定頻率，使轉(zhuǎn)速相應(yīng)從零速平滑地上升到額定值，電梯停站前電源頻率從額定頻率按要求下降，使轉(zhuǎn)速平滑地下降為零速，實現(xiàn)電梯停層，保證了電梯具有良好的舒適感。 b.制動器閉式型電磁制動器，只有在制動器通電時松閘，或當電梯停駛時即時制動。并保持轎廂位置不變，即制動器通電松閘，關(guān)電制動，充分保證工作的可靠性。 c.減速器采用蝸輪蝸桿減速器或永磁同步驅(qū)動技術(shù)，蝸輪蝸桿減速器具有承載能力大

7、，驅(qū)動平穩(wěn)等特點，永磁同步驅(qū)動具有高效率及低噪音特點。 d.防振裝置采用橡膠防振裝置安裝于曳引機與承重大梁之間，以消除或減小曳引機的振動，提高電梯運行時的舒適感。 2、限速器： 由限速器的制動裝置和漲緊裝置組成，它通過安全繩索與轎廂連接，把轎廂的運動傳遞給限速器隨轎廂速度相應(yīng)轉(zhuǎn)動，當轎廂的運動速度超過允許的安全速度時，限速器即起作用，其過程分為： a. 首先通過超速限位開關(guān)，切斷控制電路； b. 如果電梯繼續(xù)超速，則限速器動作帶動安全鉗或夾繩器動作。 3、控制屏： 控制屏是電梯電氣控制的中心，采用先進的微電子及電力電子元件，用現(xiàn)代的微機技術(shù)及變壓變頻技術(shù)對電梯進行電氣控制。在操縱裝置的配合下，

8、使電梯正確地實現(xiàn)起動和停止、上行或下行、快速和慢速，以及達到設(shè)定的自動功能和安全性能。當按下廳外召喚或轎內(nèi)指令按鈕時，控制系統(tǒng)按原先編制設(shè)定的程序，通過輸入輸出接口電路將信號輸入微處理器，根據(jù)電梯當時的狀態(tài)確定電梯的運行，屏內(nèi)裝有自動/檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)，以及上行/下行按鈕，可對電梯實行機房控制。 4、主開關(guān)： 每臺電梯單獨裝設(shè)一只能切斷該電梯所供電電路（下列供電電路除外）的主動力開關(guān)，該開關(guān)不應(yīng)切斷下列供電電路。 a.轎廂照明、通風； b.轎頂電源插座； c.機房照明、電源插座； d.電梯井道照明； e.報警裝置，該開關(guān)裝于機房門內(nèi)。電梯的控制要求控制要求： （1）開始時，電梯處于任意一層。（2）

9、當有外呼電梯信號到來是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，達到該樓層時，轎廂停止運行，（轎廂門打開，延時3秒后自動關(guān)門）（3）當有內(nèi)呼電梯信號到來是，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，達到該樓層時，轎廂停止運行，（轎廂門打開，延時3秒后自動關(guān)門）（4）在電梯轎廂運行過程中，即轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信號均不響應(yīng)，但如果反方向外呼梯信號前方再無其他內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓，在次過程中可以響應(yīng)二層向上的外呼梯信號，但不響應(yīng)二層向下的外呼梯信號。當?shù)竭_二層，如果三層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應(yīng)二層向下外呼梯信號。否則，電梯將繼續(xù)運行至三樓，

10、然后向下運行響應(yīng)二層向下外呼梯信號。（5）電梯具有最遠反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下呼梯，三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應(yīng)三層向下外呼梯信號。（6）電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運行后，按開門按鈕轎廂開門，按關(guān)門按鈕轎廂關(guān)門。 2 可編程控制器簡介可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn)，當時叫可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(shè)計思想是反映計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、

11、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標準的、通用的。根據(jù)實際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計算機技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計算和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的

12、輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優(yōu)點。可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。2.1

13、 PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸出輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個部分組成。圖1 PLC的結(jié)構(gòu)圖圖1 PLC的結(jié)構(gòu)組成1. 中央處理單元（CPU）CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。2. 存儲器（RAM、ROM

14、）存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。3. 輸入輸出單元（I/O單元）I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號

15、的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。4. 電源PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。PLC內(nèi)有一個穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電。5. 編程器編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備。利用編輯器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以有用編輯器檢查程序，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個人計算機上添加適當?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個人計算機對PLC編程。利

16、用微機作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。2.2 PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回到第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。1. 輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的

17、映像寄存器與外界隔離， 即使輸入信號發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。2. 程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進行邏輯運算，存入有關(guān)器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化。3. 輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄

18、存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。2.3 PLC的編程語言梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電路控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變來的，形象、直觀、實用。梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意以下三點：（一）梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始于左母線，然后是觸點的串、并聯(lián)接，最后是線圈與右母線相聯(lián)。（二）梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。（三）輸入繼電器用于接收外部的輸

19、入信號，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)其線圈。輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時,就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出繼電器的觸點可供內(nèi)部編程使用。指令語句表示一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式，但比匯編語言易懂易學(xué)。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。2.4 PLC基本指令LD：取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點指令，即常開接點邏輯運算起始。LDI：取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點指令，即常閉接點邏

20、輯運算起始。OUT：線圈驅(qū)動指令，也叫輸出指令。LD、LDI兩條指令的目標元件是X、Y、M、S、T、C，用于將接點接到母線上。也可以與ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起點也可使用。OUT是驅(qū)動線圈的輸出指令，它的目標元件是Y、M、S、T、C。對輸入繼電器X不能使用。OUT指令可以連續(xù)使用多次。LD、LDI是一個程序步指令，這里的一個程序步即是一個字。OUT是多程序步指令，要視目標元件而定。OUT指令的目標元件是定時器T和計數(shù)器C時，必須設(shè)置常數(shù)K。AND，與指令。用于單個常開接點的串聯(lián)。ANI，與非指令。用于單個常閉接點的串聯(lián)。AND與ANI都是一個程序步指令，它們串聯(lián)接點的個數(shù)沒有限制

21、，也就是說這兩條指令可以多次重復(fù)使用。OUT指令后，通過接點對其它線圈使用OUT指令稱為縱接輸出或連續(xù)輸出，連續(xù)輸出如果順序不錯可以多次重復(fù)。OR：或指令。用于單個常開接點的并聯(lián)。ORI：或非指令。用于單個常閉接點的并聯(lián)。OR與ORI指令都是一個程序步指令，它們的目標元件是X、Y、M、S、T、C。這兩條指令都是并聯(lián)一個接點。需要兩個以上接點串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時，要用ORB指令。兩個或兩個以上的接點串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)果用ORB指令。ORB指定與ANB指令均為無目標元件指定,而兩條無目標元件指定的步長都為一個程序步。ORB有時

22、也簡稱或塊指令。ORB指令的使用方法有兩種：一種是在要并聯(lián)的每個串聯(lián)電路塊后加ORB指令；另一種是集中使用ORB指令。對于前者分散使用ORB指令時，并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，但對于后者集中使用ORB指令時，這種電路塊并聯(lián)的個數(shù)不能超過8個。兩個或兩個以上的接點并聯(lián)的電路稱為并聯(lián)電路塊。分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，使用ANB指令。分支的起點用LD、LDI指令，并聯(lián)電路快結(jié)束后，使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。ANB指令也簡稱與塊指令，ANB也是無操作目標元件，是一個程序步指令。MC為主控指令，用于公共串聯(lián)接點的連接，MCR叫主控復(fù)位指令，即MC的復(fù)位指令。在編程時，經(jīng)常遇到多個線圈同時

23、受一個或一組接點控制。如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的接點，將多占用存儲單元，應(yīng)用主控指令可以解決這一問題。使用主控指令的接點稱為主控接點，它在梯形圖中與一般的接點垂直。它們是與母線相連的常開接點，是控制一組電路的總開關(guān)。MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，兩條指令的操作目標元件是Y、M，但不允許使用特殊輔助繼電器M。與主控接點相連的接點必須用LD或LDI指令。使用MC指令后，母線移到主控接點的后面，MCR使母線回到原來的位置。在MC指令內(nèi)再使用MC指令是時嵌套級N的編號（07）順序增大，返回時用MCR指令，從大的嵌套級開始解除。 SET為置位指令，使動作保持；RST為復(fù)位指令，使

24、操作保持復(fù)位。SET指令的操作目標元件為Y、M、S。RST指令的操作目標元件為Y、M、S、D、V、Z、T、C。這兩條指令是13個程序步。用RST指令可以對定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器的內(nèi)容清零。PLS指令在輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出，而PLF在輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，這兩條指令都是2程序步，它們的目標元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能作目標元件。使用PLS指令，元件Y、M僅在驅(qū)動輸入接通后的一個掃描周期內(nèi)動作。而使用PLF指令，元件Y、M僅在驅(qū)動輸入斷開后的一個掃描周期內(nèi)動作。NOP指令是一條無動作、無目標元件的一程序步指令?？詹僮髦噶钍窃摬叫蜃骺詹僮?。用NOP指令替代已寫入指令

25、，可以改變電路。在程序中加入NOP指令，在改動或追加程序是可以減少步序號的改變。END是一條無目標元件的1程序步指令。PLC反復(fù)進入輸入處理、程序運算、輸出處理，若在程序最后寫入END指令，則END以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進行輸出處理。在程序調(diào)試過程中，按端插入END指令，可以順序擴大對各程序段的檢查。采用END指令將程序劃分為若干段，在確認處理前面電路塊的動作正確無誤之后，依次刪去END指令。表1 基本指令表名稱助記符目標元件說明取指令LDX Y M S T C常開接點邏輯運算起始取反指令LDIX Y M S T C常閉接點邏輯運算起始線圈驅(qū)動指令OUTY M S T C驅(qū)動線圈的輸出與

26、指令A(yù)NDX Y M S T C單個常開接點的串聯(lián)與非指令A(yù)NIX Y M S T C單個常閉接點的串聯(lián)或指令ORX Y M S T C單個常開接點的并聯(lián)或非指令ORIX Y M S T C單個常閉接點的并聯(lián)或塊指令ORB無串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接與塊指令A(yù)NB無并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接主控指令MCY M 公共串聯(lián)接點的連接主控復(fù)位指令MCRY MMC的復(fù)位置位指令SETY M S使動作保持復(fù)位指令RSTY M S D V Z T C 使動作復(fù)位上升沿產(chǎn)生脈沖指令PLSY M輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出下降沿產(chǎn)生脈沖指令PLFY M輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出空操作指令NOP無使步序作空操作程序結(jié)束指令E

27、ND無程序結(jié)束2.5 梯形圖設(shè)計規(guī)則1. 觸點的安排梯形圖的觸點應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。2. 串、并聯(lián)的處理在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。在有幾個并聯(lián)圖回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。3. 線圈的安排不能將觸點畫在線圈右邊，只能在觸點的右邊接線圈。4. 不準雙線圈輸出如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效，只有最后一次才有效，所以不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。5. 重新編排電路如果電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可重復(fù)使用一些觸點畫出它的等效電路，然后再進行編程就比較容易。6. 編程順序?qū)?fù)雜的程序

28、可先將程序分成幾個簡單的程序段，每一段從最左邊觸點開始，由上之下向右進行編程，再把程序逐段連接起來。3 三層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 電梯的控制要求電梯由安裝在各樓層廳門口的呼叫按鈕進行呼叫操縱和電梯轎廂內(nèi)設(shè)有樓層內(nèi)選按鈕進行控制，用以選擇需停靠的樓層。樓層指示燈有三個，分別指示電梯當前位置。運行狀態(tài)指示燈有兩個，分別指示當前電梯運行的狀態(tài)。電梯每次運行只響應(yīng)單一呼叫，例如，電梯停在一層，在三層轎廂外呼叫時，必須按三層呼叫按鈕，電梯才響應(yīng)呼叫（從一層運行到三層），在電梯停止運行前按其他層呼叫按鈕均無效，依此類推。 3.2 三層電梯主電路圖2 三層電梯主電路圖圖中L1、L2、L3為三相電源，

29、三相電動機M3為電梯轎廂上行和下行電動機，由KM7和KM8分別控制電動機正反轉(zhuǎn)從而控制轎廂的上行和下行；M1、M2、M3為電梯開關(guān)門控制的直流電動機，分別由接觸器KM1KM6的觸點控制；QS1為總開關(guān)（刀開關(guān)），起隔離電源作用；FU為熔斷器，起短路和嚴重過載保護；FR為熱繼電器，起過載和斷相保護作用。3.3 輸入輸出點數(shù)分配 1. 輸入部分:表2 輸入接口分配表X1一層內(nèi)呼 SB1X13一層開門到位 SQ1X4一層到位 SQ7X2二層內(nèi)呼 SB2X14二層開門到位 SQ2X5二層到位 SQ8X3三層內(nèi)呼 SB3X15三層開門到位 SQ3X6三層到位 SQ9X23一層外呼 SB4X20一層關(guān)門到

30、位SQ4X10一層防夾 SQ10X24二層外呼 SB5X21二層關(guān)門到位 SQ5X11二層防夾 SQ11X25三層外呼 SB6X22三層關(guān)門到位 SQ6X12三層防夾 SQ122. 輸出部分:表3 輸出接口分配表Y1燈LY14一層關(guān)門KM4Y2上升顯示L4Y15二層關(guān)門KM5Y3下降顯示L5Y16三層關(guān)門KM6Y4一層到位顯示L1Y13電梯上升輸出KM7Y5二層到位顯示L2Y17電梯下降輸出KM8Y6三層到位顯示L3Y11二層開門KM2Y10一層開門KM1Y12三層開門KM33.4 PLC外圍接線圖圖3 PLC外圍接線圖3.5 功能指令表概述 由于PLC是由取代繼電器開始產(chǎn)生并發(fā)展起來的，且早

31、期的PLC絕大部分用于順序控制，于是許多人習(xí)慣把PLC看作是繼電器 、定時器、 計數(shù)器的集合把PLC的作用局限地等同于繼電控制系統(tǒng)順控器等， 其實PLC就是工業(yè)控制計算機PLC系統(tǒng)具有一切計算機控制系統(tǒng)的功能，大型的PLC系統(tǒng)就是當代最先進的計算機控制系統(tǒng)小型的PLC由于運算速度及存貯容量的限制功能自然稍弱。但為了使PLC在其基本邏輯功能 順序步進功能之外具有更進一步的特殊功能以盡可能多地滿足PLC用戶的特殊要求，從80年代開始PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令或稱為應(yīng)用指令。這些功能指令實際上就是一個個功能不同的子程序 。隨著芯片技術(shù)的進步，小型PLC的運算速度、存貯容量不斷

32、增加，其功能指令的功能也越來越強。 許多技術(shù)人員夢寐以求甚至以前不敢想象的功能，通過功能指令就成為極容易實現(xiàn)的現(xiàn)實從而大大提高了PLC的實用價值。傳送指令圖4 傳送示意圖當觸發(fā)條件被觸發(fā)時，傳送源數(shù)據(jù)到指定數(shù)據(jù)存儲器，如上圖3，當X000觸發(fā)時，把K100移動到D10中去。圖5 比較指令示意圖比較S1和S2里面的數(shù)據(jù)，然后去控制D包含的連續(xù)三個對象的接通，上例中：S1>S2 M0 導(dǎo)通S1=S2 M1 導(dǎo)通S1<S2 M2 導(dǎo)通即K100大于C20的當前值時，M0接通；K100等于C20的當前值時，M1接通；K100小于C20的當前值時，M2接通。3.6 程序分析圖6程序總體結(jié)構(gòu)圖

33、電梯上下控制程序分析比較呼叫信號D1、樓層限位 D2里面的數(shù)值，以比較結(jié)果指揮電梯動作。D1<D2：電梯在上，呼叫在下，電梯此時應(yīng)該下降。D1>D2：電梯在下，呼叫在上，電梯此時應(yīng)該上升。D1=D2：電梯與呼叫在同一位置，可根據(jù)不同的樓層 位置驅(qū)動不同的門進行開關(guān)。圖7 電梯控制程序分析圖電梯呼叫信號分析根據(jù)不同的按鈕動作把呼叫信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值存入寄存器D1里面當?shù)谝粚雍艚袝r，就把常數(shù)1放在D1里面當?shù)诙雍艚袝r，就把常數(shù)2放在D1里面當?shù)谌龑雍艚袝r，就把常數(shù)3放在D1里面. 電梯呼叫信號程序（第一層）圖8 電梯呼叫信號圖電梯位置判斷程序分析通過傳感器把電梯位置信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號送

34、到寄存器D2里面去如果在第一層，把常數(shù)1 賦給D2；如果在第二層，把常數(shù)2 賦給D2；如果在第三層，把常數(shù)3 賦給D2。圖9 電梯位置判斷分析圖3.6.5 電梯樓層顯示程序分析1. 電梯樓層顯示程序：利用三個層限開關(guān)進行判斷：當一層層限開關(guān)觸發(fā)時 一層指示燈亮；當二層層限開關(guān)觸發(fā)時 二層指示燈亮；當三層層限開關(guān)觸發(fā)時 三層指示燈亮。圖10電梯樓層分析圖2. 電梯上下顯示程序分析上下顯示完全按照電機當前狀態(tài)來確定當電機正轉(zhuǎn)時顯示上升狀態(tài)當電機反轉(zhuǎn)時顯示下降狀態(tài)電梯上下顯示程序：圖11電梯上下分析圖當電梯到位后，延時0.5秒， 根據(jù)當前的樓層驅(qū)動相應(yīng)的門進行開門動作。開門到位后再延時1秒進行關(guān)門。

35、如果在關(guān)門過程中檢測到有障礙，立即停止關(guān)門動作，繼續(xù)重新開門。1. 電梯開關(guān)門程序（第一層）：圖12 電梯開關(guān)程序圖3.7 三層電梯助記符語句程序11 MPP12 ANI Y01313 ANI Y01714 ANI M11015 0UT M416 LD X00217 OR X02418 MPS19 ANI Y01320 ANI Y017 21 ANI M11022 MOV K2 D127 MPP28 ANI Y01329 ANI Y01730 ANI M11031 OUT M532 LD X00333 OR X02534 MPS35 ANI Y01336 ANI Y01737 ANI M110

36、38 MOV K3 D143 MPP44 ANI Y01345 ANI Y01746 ANI M11047 OUT M648 LD X00449 ANI Y01350 ANI Y01751 MOV K1 D256 LD X00557 ANI Y01358 ANI Y01759 MOV K2 D264 LD X00665 ANI Y01366 ANI Y01767 MOV K3 D272 LD X00473 OR X00474 ANI X00575 ANI X00676 OUT X00477 LD X00578 OR X00579 ANI X00480 ANI X004 81 OUT Y0058

37、2 LD X00683 OR Y00684 ANI X00485 ANI X00586 OUT Y00687 LD M800088 CMP DI D295 MPS96 AND M11097 ANI X00698 ANI Y01799 OUT Y013100 MRD 101 AND M101102 MPS103 AND X004104 ANI M4105 OUT M1106 MRD107 AND X005108 ANI M5109 OUT M2110 MPP 111 AND X006112 ANI M6113 OUT M3114 MPP115 AND M102116 ANI X004117 AN

38、I Y013118 OUT Y017119 LD Y013120 OUT Y002121 LD Y017122 OUT Y003123 LD M1124 PLS M51126 LD M51127 OR T10 128 OR Y010129 ANI M11130 ANI X013131 ANI Y014132 OUT Y010133 LD X010134 OR X010135 ANI T0136 OUT T0139 OUT M11140 LD TO141 OR Y014142 AND X010143 ANI X010144 ANI X020145 OUT T10146 LDI X010147 O

39、UT T10 K5 150 LD M2 151 PLS M52153 LD M52154 OR T11155 OR Y011156 ANI M12157 ANI X014158 ANI Y015159 OUT Y011160 LD X011161 OR M2162 ANI T1163 OUT T1 K10 166 OUT M12 167 LD T1168 OR Y015169 AND X011170 ANI Y011171 ANI X021172 OUT Y015173 LDI X011174 OUT T11 K5177 LD M3178 PLS M53180 LD M53181 OR T12

40、182 OR Y012183 ANI M13184 ANI X015185 ANI X016186 OUT Y012187 LD X012188 OR M13189 ANI T2190 OUT T2193 OUT M13194 LD T2195 OR Y016196 AND X012197 ANI Y012198 ANI X022199 OUT Y016200 LDI X012201 OUT T12 K5204 END 3.8 本系統(tǒng)的不足及改進本系統(tǒng)使用三菱 FX1N-40MR PLC實現(xiàn)三層電梯的控制,在實際運用中，由于電梯使用的樓層比較高，為了在運行過程中節(jié)省時間，可采用變頻調(diào)速。例：用

41、樓層限位開關(guān)進行感應(yīng)，啟動時，若電梯離起點距離為一層以下時，進行低速運轉(zhuǎn)；若電梯離起點為一層以上時，轉(zhuǎn)為高速。停止時，若電梯當前位置離目的地有兩層以上距離時，用高速進行運行；若電梯當前位置離目的地在兩層以下距離時，用低速運行； 本設(shè)計的三層電梯為相應(yīng)單一呼叫的電梯，即在一個動作沒有完成前不響應(yīng)其他呼叫，在現(xiàn)實生活中，通?？梢韵鄳?yīng)多個呼叫，這就需要用到另外兩條條功能指令SFWR、SFRD。用SFWR來依次存儲呼叫信號，用SFRD來依次讀取呼叫信號。以達到按呼叫順序來控制電梯運動的效果。 SFWR 使用：圖13 SFWR運作圖利用這條指令，可以把先后采集到的呼叫信號存儲起來，在后面進行調(diào)用?？梢詫?/p>

42、現(xiàn)多個呼叫依次存儲的功能。 初始狀態(tài)下，D2D10數(shù)據(jù)都為0，D1數(shù)據(jù)為0，當X0被觸發(fā)時，D0的數(shù)據(jù)移動到D2，隨即D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?，當X0再次被觸發(fā)時，D0數(shù)據(jù)移動到D3，D1里面數(shù)據(jù)變?yōu)?，以此類推。 SFRD 使用：圖14 SFRD運作圖在電梯中可以利用關(guān)門信號的上升沿進行動作，依次把用SFWR存儲的呼叫信號讀取出來，進行相關(guān)的動作。 當X1沒有觸發(fā)時，D20數(shù)據(jù)為0，D1也為0；當X1第一次觸發(fā)時，D2的數(shù)據(jù)被移動到D20，D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?，表示當前指針為1；當X1再次觸發(fā)時，D3的數(shù)據(jù)移動到D20，D1的數(shù)據(jù)變?yōu)?，表示當前指針為2。以此類推 。結(jié) 束 語在設(shè)計本系統(tǒng)之初，我的三

43、菱PLC編程語言知識幾乎為空白，特別是編程，除了在上課時學(xué)到的一些松下PLC基本指令外，我對三菱PLC基本指令、功能指令及應(yīng)用幾乎沒有什么接觸。在老師和同學(xué)的幫助下，我首先用了將近一個月的時間對三菱PLC的知識進行了強化補習(xí)，然后再根據(jù)所學(xué)的編程知識，用大約一個半月的時間完成了從最初的結(jié)構(gòu)設(shè)計到最后實驗室模擬及實際實現(xiàn)，并在這個過程中進一步熟悉了歐姆龍和西門子PLC。 在完成本設(shè)計的過程中，我既感受到了面對自己無法解決的問題時的苦惱，也體會到問題最終得以解決時的快樂。同時，也總結(jié)了以下一些經(jīng)驗： 1. 一個詳細周密的計劃對于完成一項任務(wù)的重要性。實際上，我對這次作業(yè)著手較早。但由于剛開始時間較

44、松，在學(xué)習(xí)時就想到哪學(xué)到哪，沒有認真計劃。到后來發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的進度都已經(jīng)趕上甚至超過我，這才又著急起來，趕緊找經(jīng)驗豐富的同學(xué)出主意，制定出詳細的計劃，這才按時完成了任務(wù)。 2. 學(xué)習(xí)一門程序語言，實踐是最好的方法。我對PLC的學(xué)習(xí)實際上分為兩個階段。前一階段為學(xué)習(xí)語言而學(xué)習(xí)語言。在這一階段中，我總有隔霧觀花的感覺，學(xué)得似是而非。后一階段邊實踐邊學(xué)習(xí)，很多前一階段不甚了了的問題得到迎刃而解。 3. 要學(xué)會運用互聯(lián)網(wǎng)工具?；ヂ?lián)網(wǎng)是一個具有大量資源的信息寶庫，在這次畢業(yè)設(shè)計中如果沒有互聯(lián)網(wǎng)也許我多花一倍的時間也完不成任務(wù)。所以一定要會并善于運用互聯(lián)網(wǎng)工具。 完成這次設(shè)計后回過頭來看，我的這項作業(yè)完成得

45、并不完美。還有很多需要提高和改進的地方。 首先，是系統(tǒng)的功能還太單一，有一些實際工作中需要用到的功能在分析時沒有考慮進去，也沒能實現(xiàn)。其次，是設(shè)計過程中時間分配不合理，后期緊張的時間給我的工作帶來很大的被動。 三是知識積累還不夠，有很多知識都是臨到用了才去補，這樣學(xué)到的知識畢竟不牢，而且用起來也不靈活。 總之，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我深刻認識到要完成一項任務(wù)首先必須有一個詳細周密的計劃，要有系統(tǒng)的思維方式和方法，對待一個新的問題，要耐心、要善于運用已有的資源來解決；要勇于實踐，在實踐中發(fā)現(xiàn)和解決問題，要相信自己有解決問題的能力和勇氣。 致 謝通過這次畢業(yè)設(shè)計，我基本上掌握了PLC實現(xiàn)一個自動控制系統(tǒng)的基本思路和實施步驟。在設(shè)計和論文寫作的整個過程中，老師在各方面都給予了全面的指導(dǎo)和幫助。導(dǎo)師的精深淵博知識、求實創(chuàng)新、勤奮嚴謹?shù)闹螌W(xué)風范、忘我的工作作風時刻熏陶著我；導(dǎo)師的因